Генетичний моніторинг в людських спільнотах

З цієї роботи ви дізнаєтесь про:

• шляхи виникнення мутацій;
• запобігання розвитку патологічних станів;
• вплив хімічних мутагенів, а саме медикаментів, які можуть спричинити мутагенний вплив на організм.

Для цього пропоную розглянути приклад з американського телесеріалу про лікаря-діагноста — доктора Хауса.
Цікавим для нас є те, що в однієї з головних героїнь серіалу — доктора Ремі Гедлі або ж просто «тринадцятої»
було генетичне захворювання. Хорея Гантінгтона.

Ця хвороба розвивається внаслідок мутації одного з генів четвертої пари хромосом. Мутація є аутосомно-домінантною, тобто проявляється у гетерозиготі. Цей ген має набір повторювальних нуклеотидів ЦАГ. У нормі їх десять – тридцять п’ять повторів. За мутації гена ця кількість перевищує тридцять шість.

Триплет ЦАГ кодує амінокислоту глутамін. Мутантний білок по цьому гені складається з аномально великої кількості цих амінокислот. У такому разі білок не виконуватиме своїх функцій у клітині, а буде просто накопичуватися у цитоплазмі. Найбільша кількість таких структур спостерігатиметься у нейронах головного мозку. Ці включення перешкоджатимуть вивільненню нейромедіаторів і власне передачі сигналу між нейронами.

Синдром Гантінгтона супроводжується структурними змінами головного мозку, що порушують координацію рухів у людини. Це проявляється у безладних та неконтрольованих рухах кінцівок, а в подальшому – настане порушення когнітивних функцій. Хвороба є невиліковною. Тож доктор Гедлі наважується на клінічне випробування препарату, що мав би уповільнювати появу симптоматики хвороби.

У процесі лікування експериментальний препарат призводить до втрати зору. Поява пухлини головного мозку стала одним з побічних ефектів лікування.

З цього можемо зробити висновок, що експериментальний препарат діяв в організмі «тринадцятої» як хімічний мутаген. Він спровокував ушкодження ДНК клітин, що призвело до їхнього неконтрольованого поділу, і, як наслідок, до утворення пухлини.

Звісно, будь-який медичний препарат проходить неймовірно велику кількість доклінічних і клінічних випробувань. І під час цих досліджень має перевірятись на токсичність і мутагенність. Аби позитивний ефект препарату не перекривався негативними наслідками.

Цей приклад спонукає акцентувати увагу на ризику появи мутацій та дослідити частоту їх виникнення у популяції. Для цього застосовується метод генетичного моніторингу.

Моніторинг — це періодичне систематичне спостереження за станом окремих біологічних об’єктів чи певними їхніми параметрами. Саме завдяки періодичності таких досліджень ми можемо судити про динаміку змін, що відбуваються у певній системі.

Найяскравішим прикладом моніторингу є екологічний моніторинг. Наприклад, постійне спостереження за рівнем вуглекислого газу в атмосфері, відстежування збільшення чи зменшення його концентрації.

Генетичний моніторинг — спостереження за станом генофонду людських популяцій. Завдяки генетичному моніторингу можна оцінювати мутаційний процес, а також прогнозувати його подальший розвиток.

У моніторингу застосовують переважно методи молекулярно-генетичної діагностики. Для цього генетичний матеріал відбирають зі зразків венозної крові, слини чи навколоплідної рідини. Згодом надані зразки ДНК досліджують за допомогою методу ПЛР чи генетичних маркерів.

Цікавим методом дослідження генетичних захворювань є генетичний скринінг.

Генетичний скринінг — це метод раннього виявлення генетичних порушень. Він спрямований на масове обстеження великої групи людей. Ці дослідження дозволяють перевірити на безсимптомні (ті, що не відображаються у фенотипі) генетичні захворювання.

Одним з важливих застосувань генетичного скринінгу є пренатальна діагностика.

Пренатальний період — це період вагітності жінки від формування зиготи до початку пологів. Така діагностика дозволяє перевірити плід на наявність генетичних захворювань чи аномалій розвитку.

Наприклад, за ранньої діагностики — спадкове захворювання фенілкетонурія можна попередити суворою дієтою.

Фенілкетонурія — це аутосомно-рецесивна (не проявляється у гетерозиготі) мутація у довгому плечі дванадцятої хромосоми.

Ця ділянка хромосоми містить ген, що відповідає за синтез ферменту фенілаланінгідроксилази. У нормі цей фермент здатний розщеплювати фенілаланін до іншої амінокислоти тирозину. За зміни у структурі гена — розщеплення фенілаланіну не відбувається. Він накопичується, що є токсичним для організму.

Накопичення фенілаланіну, а також нестача тирозину призводить до нейродегенеративних процесів головного мозку. Річ у тім, що з тирозину синтезується адреналін та норадреналін, які виступають нейромедіаторами. За їх нестачі порушуються процеси передачі сигналу між нейронами та розвиваються порушення мозкової діяльності. Такі метаболічні порушення поступово сприяють розладам розумової діяльності, психозам, порушенням координації рухів.

Якщо під час пренатального або неотального (одразу після народження) скринінгу у дитини виявляють фенілкетонурію, їй одразу призначають дієту. Усе життя така особина не вживає більшості продуктів тваринного походження, а також бобів і горіхів, багатих на білки, аби уникнути надходження в організм фенілаланіну. Компенсація амінокислотного дефіциту здійснюється спеціальними біодобавками, які дозволяють підтримувати нормальний обмін речовин. Ця дієта дозволяє цілком уникнути усіх негативних симптомів фенілкетонурії та забезпечує нормальний ріст і розвиток таких дітей.

Висновок

Отож сьогодні ми ознаймились з поняттям генетичного моніторингу, на прикладах переконалися у необхідності постійного дослідження генофонду людини. А також на прикладі генетичного скринінгу обговорили, як можна застосовувати методи молекулярних досліджень для уникнення симптоматики генетичних захворювань.

Додатковий матеріал: https://www.youtube.com/watch?v=HYg0Id-C0uQ